GReAT: Glass Recycling Advanced Technology-The concept on the global optimal glass and ceramics recycling system-Technical feasibility of recycling PV panel glass to ceramics and tiles

ガラス最先端再資源化技術- ガラスリサイクルの全体最適コンセプトの紹介- 太陽光モジュールガラスのセラミックス・タイルへのリサイクルの技術適用可能性

一般社団法人 日本産業機械工業会 セミナー 220831 JSIM
The Glass Recycling Committee of Japan
ガラス再資源化協議会Chairperson SO KATO
代表幹事 加藤 聡
1１．産業界の直面するCarbon Neutrality (1)【図１】日本のCO2排出量のセクター別内訳（2018年）と世界の国別CO2排出量（2017年）

2（出典:経済産業省資料）

２．産業界の直面するCarbon Neutrality (2)【図２】日本の産業部門のCO2排出量の内訳（2016年）（出典:（一社）日本鉄鋼連盟資料）
3

Disposal PV management report by IRENA
IRENA 廃棄PVマネージメントレポート2016

4Disposal PV management report by IRENA
IRENA 廃棄PVマネージメントレポート2016

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Disposal PV management report by IRENA
IRENA 廃棄PVマネージメントレポート2016

6

Disposal PV management report by IRENA
IRENA 廃棄PVマネージメントレポート2016

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Expected Disposal Volume of the End-of-Life Facilities for PV Module

太陽電池モジュールの排出見込

Disposal Volume (t)Estimation of the future disposal volume of PV module

8

Expected Disposal
Volume(B), (C)

Ratio of Industrial
Waste to Final
Disposal in FY
2015

2020

3,000 t

0.03%

2025

6,000 t

0.06%

2030

22,000 t

0.2%

2036

170,000 ～ 280,000 t1.6～2.7%(A) Scenario of mass disposal after FIT(B) Scenario of disposal from leased land after FIT(C) Scenario of disposal from fixed-term land lease after FIT(D) Scenario of no disposal after FIT

IEA PVPS Task12: PV Module Design for Recycling Guidelines
IEA PVPS Task12: PV Sustainability- IEA傘下の太陽光発電システムに関する技術協力プログラム（PVPS：Photovoltaic Power
Systems Programme）のもとで実施されているプロジェクト（タスク）の一つ- Subtask 1: Recycling- Subtask 2: LCA- Subtask 3: Other sustainability- 米国（NREL）とオーストラリア（UNSW）が議長役を担当し、以下の国々が参加- オーストラリア、ベルギー、中国、フランス、ドイツ、イタリア、日本（みずほリサーチ＆テクノロジーズ）、韓国、 オランダ、ス
ペイン、スウェーデン、スイス、米国- 2021年10月に太陽電池モジュールのリサイク
ル推進に向けたガイドラインを公表
Ref.) IEA PVPS Task12, PV Module Design for Recycling Guide, IEA-PVPS T12-23(https://iea-pvps.org/key-topics/pv-module-design-for-recycling-guidelines/)

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IEA PVPS Task12: PV Module Design for Recycling Guidelines
General ‘Design for Recycling (DfR)’ guidelines
1. 機能性、長寿命、耐久性、信頼性、コストなどの製品要件が重要
・DfRはこれらを高め、強化するべきものであるが、リサイクル性とトレードオフともなる。
2. 素材の選択、分離した素材の回収可能性が重要・DfRの観点において、材料の選択、材料の分離を容易にすることは不可欠である。
3. 製品に含まれる有害物質の抑制と回収・製品中の有害物質の最小化、完全な回収によってリサイクルによる価値が高まる。
4. リサイクルしにくい素材の抑制と管理
・リサイクルが困難な材料の最小化、適切な管理によって、リサイクル率が改善される。
5. 不可逆的な接着剤の抑制
・不可逆な粘着性材料、接着剤の最小化により、製品の分解や材料の回収が円滑になる。
6. 分解を前提とした設計
・分解を前提とした設計はリサイクル性を改善する。
7. リサイクル性の改善とそれによる経済面や環境面のインパクトの推定・DfRによる効果の評価は、トレードオフの改善やコミュニケーション価値の向上につながる。
8. リサイクル可能な材料、リサイクル困難な材料を特定するラベリング
・ラベリングはリサイクル事業者による分別作業等を助けとなり、その標準化が重要である。
9. リサイクルされた材料の使用・リサイクル材を使用する製品設計は、循環性のある製品製造を促進する。

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10Predictable! Scenario for introducing photovoltaic power as a main power source
予測可能！主力電源としての太陽光発電導入シナリオ
100GW in 2030！～200GW in 2050！ ☛ 250GW potential、Is there a place to install it？
Japan's Cumulative Capacity Target by Japan Photovoltaic Energy Association

250GW

PV OUTLOOK 2050 : GHG emission 80% by 2050
（million kW）■ Less than 10kW
■ Replacing less than 10kW
■ Less than 1MW■ Replacing less than 1MW■ Greater than 1MW■ Replacing greater than 1MW

Realization ofdecarbonized power

200GWin FY2050

Peak demand of Japan (Summer)

100GW
in FY2030

50GW
in FY2018

Power generation for large andmedium-sized business use
大中規模事業用発電
Industrial and Public use

産業用・公共用

Residence use

住宅用

Source: Created with smart solar based on PV OUTLOOK 2050 of Japan Photovoltaic Energy Association

11* No copying or distribution of this material without Smart Solar's permission

Guidelines for promotion of recycling on PV generation facilities
ガイドラインTransmission of information for toxic substances :Offer of the information necessary for appropriate disposal
有害物質等の情報伝達：適正処分に必要な情報提供[Changes]
Introducing the "Guidelines for Providing Information Contribution to Proper Disposal ofUsed Solar Cell Modules" formulated and published by the Japan Photovoltaic Energy
Association. In addition, creating a correspondence table between the constituent partsof the solar cell module and the four parts shown in the information provision.
Excerpt of "Guidelines for Providing Information Contribution to Proper Disposal of Used Solar Cell Modules"
4. Types and thresholds of target substances for which information must be provided
1) Target substanceConsidering the viewpoint of chemical substances that may affect the environment at the time ofdisposal and the high possibility of inclusion depending on the type of photovoltaic power
generation module, the following four substances are targeted.
Lead, cadmium, arsenic, selenium2) Content rate standard value
The content rate standard value at the time of labeling shall be as follows, and if it exceeds this, it
shall be labeled by the method specified in Section 4.
Lead: 0.1wt%
Cadmium: 0.1wt%
Arsenic: 0.1wt%
Selenium: 0.1wt%
The content rate of the target substance is a theoretical value calculated by dividing the mass ofeach of the four parts (*) that make up the module part that can be disassembled relatively easily
as the denominator and the content of the target chemical substance in each part as thenumerator.
(*) ① Frame, ② Screw, ③ Cable, ④ Laminated part (including terminal box, parts other than ①,② , ③)12

Elution test result according to each modules
結晶系モジュールの部位別溶出試験結果
結晶系モジュールで鉛溶出と化合系モジュールでセレン溶出が確認,溶出試験の結果、溶出の大きい部位を特定した

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Ideal situation on Removal, Transport ,Treatment in PV systems
太陽発電設備の撤去・運搬・処理のあるべき姿

14

出典：太陽光発電設備等のリユース・リサイクル・適正処分に関する報告書の抜粋

Ideal situation on Removal , Transport ,Treatment in PV systems
太陽発電設備の撤去・運搬・処理のあるべき姿

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出典：太陽光発電設備等のリユース・リサイクル・適正処分に関する報告書の抜粋

Glass recycle of PV panel
太陽光パネルのガラスリサイクル
PV panel module
太陽光パネル用ガラス（GMPV）

Sheet glass 板ガラス
Glass fiber グラスファイバー
Glass beads ガラスビーズ
Ceramic セラミック等
Material 原料へ

After separation
Glass ガラス（分離後）

Glass cullet
ガラスカレット
After separation
Cell セル（分離後）Silver銀

Removal aluminum from module
外枠が外された状態（アルミ）16

Detaching of silver
Refining
銀の回収（精錬）
Non attached glass on the cell
ガラスが殆ど付着してない状況

Little attached glass on the cell
ガラスが殆ど付着している状況

Glass recycle of PV panel
太陽光パネルのガラスリサイクルStudy for establishment of a nationwide recycling system
全国リサイクルシステムの構築に向けた検討

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Processing byDisposed PV Panels

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Removing Aluminum Frames

Pre-HeatingJunction Boxes Aluminum Frames

Glass

Scrap Recycling Companies
Metal Recycling Companies

Used as materials for;Glass fiber, Insulation material, Foam glass,
Ceramic clay Recycled aggregates forconcrete pavers, blocks, etc.

Removing Glass

Cell Sheets

Smelting Companies Rare Metal
Recycling Companies

Facilities capable of recycling photovoltaic cell modules (GRCJ GReAT6)○ The facilities that are currently able to recycle photovoltaic cell modules as determined by the Glass Recycling Committee of Japan (GRCJ) are as follows.

MATEC Corporation

Already accepting goods forrecycling

DOWA(Kosaka Smeltery)Has the capability to accept
goods for recycling
Seinan Corporation

Kaiho Sangyo Co., Ltd.
Harita Metal Co.,Ltd.
Keiaisha Co., Ltd.
Mitsubishi Materials Corporation
Orix Eco Services Corporation

Hirakin(Hirabayashi Kinzoku KK)
Yamakoh Co., Ltd.

HamadaShinryo Corporation
Kyushu Metal Industry
Co., Ltd.

Econecol Inc.
HamadaNPC

Recycle Tech Japan
Kaneshiro Sangyo

19

Toshiba Environmental Solutions Corporation

Glass recycle of PV panel
太陽光パネルのガラスリサイクル20

Glass recycle of PV panel
太陽光パネルのガラスリサイクル21

Glass recycle of PV panel
太陽光パネルのガラスリサイクル22

Glass characteristic
ガラスの特徴Several glasses in market depend on the case of useful
使用用途に沿い多様なガラスが開発されている
GML

GMA/GMV

GMPV

GMFI

GMB

GME

Liquid crystal
液晶

Architecturaland Vehicle
建設・自動車Photovoltaic
太陽電池

Fiber
繊維ガラス

BottoleびんElectron tube ブラウン管

Sodalime

Sodalime

ソーダ石灰

ソーダ石灰

Sodalime/
Aluminosilicate
ソーダ石灰/
アルミノ珪酸

Panel パネル

Funnelファンネル

Barium andStrontium

Lead
鉛

Glass type
ガラス種類

Aluminoborosilicate
アルミノホウケイ酸

ソーダ石灰

Characteristic
特徴

Scientificdurability
科学的耐久性Light
transmittance
光透過性Lighttransmittance
光透過性Light
transmittance
光透過性Color control
色調管理

X-ray
absorptivity
X-線吸収性より高いX-線吸収性

Softening point
軟化点 ℃～850

720～740

720～850

720～740

720～740690～715655～675

Specific gravity
比重2.36～2.77

2.48～2.6

2.36～2.77

2.48～2.6

2.48～2.6

2.48～2.6

3.4～4.28

Color tone
色調

Clear

GMA：Clean、Clear
GMV：Clean、Galaxy

Clear

Clear
mixed color

Clear, Brown, Blue,Green, Other color

Sodalime

バリウム・ストロンチウム

Selection of recycle method in adequate glass material
ガラス材質に適合したリサイクル方法を選択
23

Higher X-ray
absorptivity

Clear製造業 デジタルアニーラ活用シーン
トラック便数の最適化
出荷便の商品積載量の平準化

自動車船積付プランニング業務

渋滞回避
経路選択の最適化

物流

在庫割当ての最適化

R&D

混合物物設計の高度化
部品設計の最適化

在庫管理

経営

保全

ビッグデータ活用に向けた
高速クラスタリング新センターでの商品配置の最適化

生産管理
スケジューリング 24
倉庫内ピッキング
最適化

製造工場/ライン割振り

要員マネジメント計画

代替製造拠点の配置最適化© 2022 FUJITSU LIMITED

製造
24

管理

デジタルアニーラは製造現場のさまざまな最適化に

混合物設計の課題• 複数の要求特性に対して，最適な混合成分・比率・製造条件を膨大な組み合わせ候補の中から探索する必要がある
特性1例) 100候補からの5成分混合1%の刻みで探索すると…

特性2

約 1014 の組合せ!

課題
・データが少ない・データの取扱が分からない・AIをどのような場面で使えば良いのか分からない25© 2022 FUJITSU LIMITED

対象分野:ガラス, 潤滑剤, セラミックス, 樹脂･ゴム, 電池材料, 洗浄剤,
冷媒, ・・・25事例:混合ガラスの組成探索• 目的:熱膨張係数 ⇒ 小、ガラス転移温度 ⇒ 低（加工しやすい）– 説明変数(4成分系):SiO2, B2O3, Na2O, Al2O3– 入力データ数(混合組成と物性値):865個 (INTERGLAD)• 最適化結果(図はイメージ)

成分1

パイレックスガラスに近い組成が数分で得られた!
SiO2

B 2O3

Na2O

Al2O3

81.6

14.7

2.6

1.1 (wt%)

複数の要求特性に対して、膨大な組み合わせ候補の中から最適な混合組成を探索できる© 2021 Fujitsu Limited

成分4成分2成分326• 事例:Li電池用固体電解質の探索

実証済み、論文化予定
関連特許出願済み– 高い導電率かつ合成可能な組成＆焼成温度を発見
ポイント① 膨大な探索空間から効率的に探索
初期実験点

推薦候補

ポイント② 確度の高い推薦点と同一のプロセス条件で複数推薦
品質を担保してより低い温度(エネルギ)での製造条件を探す

2,575,500 通り(1%, 1℃刻み)

低材料A

専門家コメント
実験だけなら150点は必要だった

材料C
材料B
高

低

１回のナビゲーション (初期実験:25点、1回の推薦:6点)で従来の約3倍の導電率となる製造条件を発見
27

実験回数:約1/5© 2022 FUJITSU LIMITED
導電率高くて融けない⇒ 実験するならこの点!

高

融点超える領域(製造不可)

トータル実験時間:約44%減※同時に3サンプル焼成できる装置の場合

27

ガラス製造や回収物の分別で、品質を担保しつつ、処理エネルギを最小化できますOverall optimum of aiming GReAT DX project
GReAT DX プロジェクトの目指す全体最適＜ Image of an information platform ＞
Consortium
Recycling companies(Remanufacture)
リサイクル処理会社（再製品化）

Manufacturers of PV moduleand Battery

Recycled products and raw materialsPVモジュール、蓄電池等製造メーカー

Information aggregation and sharing

Collection andTransportation companies
収集運搬会社

Recycling companies(Crushing and Sorting)
リサイクル処理会社（破砕選別）

Sales and Constructioncompanies
販社・施工会社

Information
Platform（ManagementSystem）

Users
ユーザー

Collection andTransportation companies

Demolition companies

収集運搬会社
Sorting and Recycling companies(Crushing and Sorting)

解体会社

Reuse companies
リユース会社

Reused PV and Battery

仕分け・リサイクル処理会社（破砕選別）

Collection andTransportation companies
収集運搬会社

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Office for Reuse and Recycling
リユース・リサイクル事務局

Recycling of glass cullet should be considered within familymaterials (glasses and other oxide-based ceramics)
Refractory

Abrasive
wheelIron andCementsteel slag

Optimal recycling
among oxide-based
ceramics
2.3 mil. t-cullet
680 kt-CO2

Overall
optimalrecycling
amongstoxide-based
ceramics
Refractor
y29

Iron andsteel slag

GMP

GMA

Plaster

GMCpottery
andporcelain
GMC
Tile

GMB

GMFI

420 kt reduction
1.2 mil. t reduction
Recovery of
waste glassfrom ELV
96 kt-cullet
27 kt-CO2

Glass to glass
optimal recycling
1.5 mil. t-cullet
170 kt-CO2

Lime stone
Silica stoneand sandEnergy saving in glass

Dolomiteproduction by using cullet

FeldsparRecovery of
waste glassfrom EoL-PV30 kt-cullet
94 kt-CO2
GMV

GME

GMF

GMPV

Clay

GMB
GMC
GMC
Tile

GML
GMA

・ EoL-LCD glass (Home Appliance Recycling Law)
・ EoL-CRT glass (Home Appliance Recycling Law)
・ ELV glass (Automobile Recycling Law)
・ EoL-PV glass (Construction Recycling Law)
・ EoL-architectural glass (Const. Recycling Law)
・ EoL-fluorescent bulb (Const. Recycling Law)
・ EoL-plateware, etc.

カレットをリサイクルするとGHG排出を低減できるか
Scope 1-2 ガラス溶解工程~17%0.17x106
ton/y

板硝子協会データ2021年度
30
AGC Automotive Asia

この緑の部分が、原料起因のCO2排出→カレット使用でCO2削減ができる。

炭酸塩原料Na2CO3⇒ガラス化するとき
CaCO3･MgCO3 分解し、CaCO3約半分の重量のCO2放出
30

カレットをリサイクルするとGHG排出を低減できるか

Scope 3 原料採掘・搬送工程
海外からの輸入が多い↓
輸送時の環境負荷が大きい

製造方法
１．海水の電気分解＋炭酸化
２．天然鉱石溶解＋炭酸化↓
製造時の環境負荷が大きい
31
AGC Automotive Asia

31

太陽光パネルガラスの回収カレットの特性






•


32
AGC Automotive Asia32

今後のアクション• 解体建築物からのカレットリサイクル GMA
 ガラスファサード建築物解体時のガラスリサイクルの協働、広域再生制度の活用？

• 廃車カレットリサイクルのために GMV
 環境省の自動車リサイクル法のガラスリサイクル高度化コンソーシアムへの参加検討（板硝子協会）• 廃棄太陽光パネルのカレットリサイクル GMPV
 環境省のPVリサイクル高度化コンソーシアムへの参加を検討（板硝子協会）⇒ 不純物の混入リスクの小さい解体プロセス業者とパートナー

33
AGC Automotive Asia

33市場を取り巻く環境 太陽光導入がポイント
特に太陽光発電は、再エネの柱の一つとして政府が2030年までに発電量割合を14～16％(6~8%UP）とする目標を掲げ、民間企業も同様に太陽光導入に積極的になっている。

6～8％UP

資源エネルギー庁資料「今後の再生可能エネルギー政策について」より、今後10年で約40～60GWの太陽光発電を導入すると見込まれる。
つまり、年間約4000～6000MW（4GW～6GW）の発電設備を増やす必要があり、毎年4000～6000ha（メガソーラーファーム4000～6000箇所分 ※1MWファーム=1ha換算）を新規で作る必要があると推測される。

参考:2.5MWソーラーファーム

× 最低でも年間4000箇所設置が必要
3434市場を取り巻く環境 ソーラーファーム4000箇所設置は不可能
日本におけるメガファーム（0.5MW規模）は現在までに8725か所あり、太陽光発電に適した設置出来る場所が少なくなっており、毎年4000箇所を設置することは不可能であると計算されている。

設置に適した場所は関東と北海道（一部東北）のみとなり年々減少している
3535カーボンニュートラル社会に向けたBIPVによる貢献
太陽光発電普及の課題■土地(設置面積)の不足

建物による発電(BIPV)が貢献できる・未使用面積(建物壁面)の

特に都市部では建物屋上等での活用により面積制約の解消

太陽光発電量では不足に貢献■送電容量の確保
再エネポテンシャルの大きい地域と・地産地消により、送電容量へ負担を低減（北海道等)と大規模需要地（東京等）が離れているため、送電容量が不足※災害時は非常時電源として活用可能

3636

High visibility projects from Oslo to Hong Kong BIPV
Tribunal de Grande InstanceRenzo Piano
Paris

La Seine Musicale
Shigeru Ban
Paris

Finance Tower
Jaspers Eyers
Liege

Besson – Switzerland

Council of the European Union
P. SamynBrussels

Union Eiendomsutvikling
OsloCanopies
Saud ConsultRiyadh37©Laurent Quittre - ISSOL AquaAlta

Overall optimum of aiming GReAT project
GReATプロジェクトの目指す全体最適
Supply-Demandbalance
需給量Composition・Color
成分・色Impurity contents
不純物濃度Transportation distance
輸送距離
Oxide-based ceramics like almost same glass composition are included in the overall optimum evaluation
ガラスに組成（SiO2-CaO系セラミック）の類似した酸化物系セラミック類も全体最適の評価対象内に含める
38

[Sustainability]Design for Resource Circular Economy「サスティナビリティ」 リサイクル産業システムをデザイン
End of Life Glasses Recycling Flow

New area design department
Network that promotes integrated system from glasscollection to application development and use of recycledproducts
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総合司会 加藤 聡 代表幹事

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一家に一枚ガラス | 人類と歩んできた万能材料 (iyog202.jp)

Thank you
有難うございます

GRCJ renewed homepages as follows:
ガラス再資源化協議会（GRCJ）のホームページをリニューアルしました

http://www.grcj.jp/index.html

41

ガラス再資源化協議会

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